能量守恒定律与能源教案

1、课题7.10能量守恒定律与能源课 型新授课（ 2 课时）教知识与技能理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散过程与方法学通过对生活中能量转化的实例分析，理解能量守恒定律的确切含义情感，态度与价值观目1用能量的观点分析问题应该深入学生的心中，因为这是最本质的分析方法2感知我们周围能源的耗散，树立节能意识标教教学重点学1能量守恒定律的内容重2应用能量守恒定律解决问题点教学难点、1理解能量守恒定律的确切含义难2能量转化的方向性点教学方法教学手段探究、讲授、讨论、练习教具准备投影仪、教学录像或课件、玻璃容器、沙子、小铁球、水、小木块教 学 活 动学 生 活 动 新课导入 师：我们已学习了多种形式的能，请同

2、学们说出你所知道的能量形式我们还知道不同量之间是可以相互转化的，请举几个能量转化的例子生 1：电灯能够发光是因为电能转化为了光能师：当电灯发光的同时还能感觉到电灯是热的，说明什么问题呢?生 1：说明在电能转化为光能的同时还产生了热能生 2：我举一个例子，当两个物体相互摩擦的时候，它们的温度会升高，这个过程中机械能转化为内能生 3：在火箭发射的时候，推进剂燃烧产生的化学能转化为火箭的机械能生 4：汽车在行驶过程中，汽车内燃机产生的化学能转化为汽车的机械能师：刚才同学们分析得都很好，看起来自然界除了我们在上几节学过的机械能之外，还有各种各样的能量，机械能守恒定律成立的条件是什么?生：机械能守恒定律

3、成立的条件是只有重力或弹力做功师：我们看一下下面几种情况下物体所处的系统机械能是否守恒 新课教学 一、能量守恒定律(演示实验1：在一个玻璃容器内放人沙子，拿一个小铁球分别从某一高度释放，使其落到沙子中)师：大家看这样一个问题：小球运动过程中机械能是否守恒程中能量的转化情况?请说出小球运动过生：小球在运动过程中机械能不守恒，根据机械能守恒定律成立的条件是只有重力或弹力做功，在小球下落的过程中，除了受到的重力做功之外，还有沙子对它做功，沙子对铁球做负功，铁球在下落过程中机械能是减少的师：从这个问题中我们可以得到什么结论?生：外力 (除了重力和弹力之外的力)对系统做负功，系统的机械能减少演示实验2：

4、用手提一个物体匀速上升，让学生分析机械能的变化情况(物体可以是身边的物体，例如黑板擦、课本等等)师：这个物体在运动过程中机械能是否守恒，如果不守恒，原因是什么，机械能是怎样变化的?生：这个物体在运动过程中机械能不守恒，原因是不符合机械能守恒定律成立的条件，有外力对物体做了功，这个力是人对物体向上的拉力在运动过程中，物体动能没有发生变化，而物体的重力势能增加了，所以系统的机械能是增加的师：我们可以得出什么结论?生：当外力 (除了重力或弹力以外的力 )对物体做正功，物体的机械能增加，物体机械能的增加量等于外力对物体做的功师：从这两个例子中我们能够得出什么结论?生：物体所处的系统机械能守恒是有条件的

5、，当外力对物体做功时，系统的机械能不守恒，此时外力对系统做的功等于系统机械能的变化师：这里的外力是指的什么?生：这里的外力是指的除了物体本身重力和弹力之外的力师：这个结论叫做功能原理从这两个例子中我们可以看到，机械能守恒定律并不是自然界中最基本的守恒定律，当涉及到多个能量之间的相互转化时，我们应该怎样研究这些能量之间的关系呢?师：下面大家阅读28 页中有关能量守恒定律建立的过程，回答相应的问题(学生阅读课本，总结能量守恒定律的表达方式)师：导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是什么?生：导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是确立了永动机的不可能性和发现了各种自然现象之间的相互联系与转化师：

6、能量守恒定律的内容是什么?生：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式或者从一个物体转移到另外一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总和保持不变师：能量守恒定律是一个人发现的吗?生：能量守恒定律不是一个人发现的，到了19 世纪 40年代前后科学界已经形成一种思想氛围，即用联系的观点去观察自然，各种不同能量可以相互转化，这预示着，到了把分立环节连成一体的时候了，也就是到了建立能量转化与守恒定律的时候了，不同国家、不同领域的十几位科学家，以不同的方式，各自独立提出了能量守恒定律的内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另外一个物体而

7、在转化和转移的过程中能量的总和保持不变师：看起来能量守恒定律是人类进步的一个必然的结果，那么对能量守恒定律作出贡献比较大的科学家是谁呢?生：对能量守恒定律贡献比较大的科学家有：德国物理学家和医生迈尔，英国物理学家焦耳，德国物理和生理学家女姆霍兹等人师：现在看一个科教片：能量守恒定律的建立过程(多媒体播放能量守恒定律的建立过程)( 参考案例 )能量守恒定律是建立在自然科学发展的基础上的，从16世纪到18 世纪经过伽利略、牛顿，惠更斯、莱布尼茨以及伯努利等许多物理学家的认真研究，使动力学得到了较大的发展，机械能的转化和守恒的初步思想，在这一时期已经萌发18 世纪末和 19 世纪初，各种自然现象之间

8、联系相继被发现伦福德和戴维的摩擦生热实验否定了热质说把物体内能的变化与机械运动联系起来1800 年发明伏打电池之后不久，又发现了电流的热效应、磁效应和其他的一些电磁现象这一时期，电流的化学效应也被发现，并被用来进行电镀在生物学界，证明了动物维持体温和进行机械活动的能量跟它所摄取的食物的化学能有关，自然科学的这些成就，为建立能量守恒定律作了必要的准备能量守恒定律的最后确定，是在19世纪中叶由迈尔、焦耳和荄姆霍兹等人完成 德国医生迈尔是从生理学的角度开始对能量进行研究的1842年，他从“无不生有，有不变无”的哲学观念出发表达了对能量转化和守恒思想，他分析了 25 种能量的转化和守恒现象，成为世界上

9、最先阐述能量守恒思想的人英国物理学家焦耳从 1840 年到 1878 年将近 40年的时间里研究了电流的热效应，压缩空气的温度升高以及电、化学和机械作用之间的联系，做了400 多次实验，用各种方法测定了热和功之间的当量关系，为能量守恒定律的发现奠定了坚实的实验基础在 1847 年，当焦耳宜布他的能量观点的时候，德国学者荄姆霍兹在柏林也宜读了同样课题的论文在这篇论文里，他分析了化学能、机械能、电磁能、光能等不同形式的能的转化和守恒， 并且把结果跟永动机不可能制造成功联系起采，他认为不可能无中生有地创造一个永久的推动力，机器只能转化能量，不能创造和消灭能量女姆霍兹在论文里对能量守恒定律作了一个清晰

10、、全面而且概括的论述，使这一定律为人们广泛接受在 19 世纪中叶，还有一些人也致力于能量守恒地研究他们从不同的角度出 ，彼此独立地研究，却几乎同耐 了 一 大的定律因此，能量守恒定律的 是科学 展的必然 果 此 ，能量 化和守恒定律得到了科学界的普遍承 一原理指出：自然界的一切物 都具有能量， 于不同的运 形式，能量也有不同的形式，如机械运 的 能和 能， 运 的内能 磁运 的 磁能，化学运 的化学能等，他 分 以各种运 形式特定的状 参量来表示。当运 形式 生 化或运 量 生 移 ，能量也从一种形式 化 另一种形式，从一个系 另一个系 ： 在 化和 中 能量始 不 恩格斯曾 把能量 化和守恒

11、定律称 “ 大的运 基本 律”， 它的 是19 世 自然科学的三大 之一(另两个 是 胞学 ，达 文的生物 化 ) ：通 学 能量守恒定律，你受到了什么启示?生：能量守恒定律的建立 程，是人 自然的一次重大的 ，是哲学和自然科学 期 展和 步的 果它是最普遍、最重要、最可靠的自然 律之一，而且是大自然普遍和 性的一种表 形式和 美是科学的魅力所在 ： 位同学 得很好，美是无 不在的，物理学中更是 存在着美，希望同学 在学 中注意 ，注意体会， 我 的学 将会更加的丰富多彩 堂 下列 能的 化和守恒定律的 正确的是()a。某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加b。某个物体的能减少必然有其他物

12、体的能增加c。不需要任何外界的 力而持 外做功的机器永 机是不可能制成的d。石子从空中落下，最后惨止在地面上， 明机械能消失了解析；能量守恒定律是指能量的 量不 ，但更重要的是指 化和 移 程中的守恒在不同形式的能量 生 化，在不同的物体 生 移不需要任何外界 力而持 外做功的机器是 背能量守恒定律的，是永 不可能制成的机械能 化成了其他形式的能量而不能消失，能量是不会消失的a 是指不同形式的能量 在 化， 化 程中是守恒的b 是指能量在不同的物体 生 移， 移 程中是守恒的 正好是能量守恒定律的两个方面 化与 移任何永 机都是不可能制成的，它 背了能量守恒定律，所以 abc正确 d 中石子的

13、机械能在 化，比如受空气阻力作用，机械能可能要减少，但机械能并没有消失，能量守恒定律表明能量既不能 生，也不能消失故d 是 的 明：此 考 能量守恒定律的理解，以及 水 机的 ，凡是 背能量守恒定律的永 机是永 不能制成的二、能源和能量耗散 ：大家下面思考 一个 ：既然能量是守恒的，我 什么 要 能源 着 个 大家 本第28 到 29 有关能量和能量耗散的内容，回答相关 (学生 教材，了解人 用能源的 程，能源 人 社会 展所起的作用；人 在利用能源的同 也 境造成了 重 染) ：什么是能量耗散?生：然料燃 一旦把自己的 量 放出去，它就不会再次自 聚集起来供人 重新利用， 池中的化学能 化

14、能，它又通 灯泡 化成内能和光能， 和光被其他物 吸收后 周 境的内能，我 无法把 些内能收集起来重新利用种 象叫做能量的耗散这 ：能量耗散与能量守恒是否矛盾， 怎 理解?生：能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明，在能源利用的过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并没有减少但是可利用的品质上降低了，从便于利用变为不便于利用了师：这说明什么问题?生：这说明能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性师：我们为什么要节约能源呢?生：正是因为能量转化的方向性，能量的利用受这种方向性的制约，所以能量的利用是有条件的，也是有代价的生：节约能源同时开发可再生能源师：通过下面材料的阅读。

15、加深你对能源的理解(多媒体播放世界能源的解决途径)(参考案例 )世界能源问题的解决途径是什么 ?能源，是人类敕以生存和进行生产的不可缺少的资源近年来，随着生产力的发展和能源消费的增长能源问题已被列为世界上研究的重大问题之一解决世界能源问题的根本途径，主要有两个方面：其一是广泛开源，其二是认真节流所谓开源，就是积极开发和利用各种能源在继续加紧石油勘探和寻找新的石油产地的同时，积极开发丰富的煤炭资源，还要大力开发水能，生物能等常规能源，加强核能、太阳能，风能、沼气，海洋能，地热能以及其他各种新能源的研究和利用，从而不断扩大人类的能源资源的种类和来源所谓节流，就是要大力提倡节约能源 节能是世界上许多

16、国家关心和研究的重要课题， 甚至有人把节能称为世界的“第五大能源” ，与煤、石油和天然气、水能、核能等并列在节能方面，在有计划地控制人口增长的同时，重点要发挥先进科学技术的优势，提高各国的能源利用效率 如果世界各国家和各地区都能改进各种用能设备， 不断提高能源的质量标准和降低单位产品的能耗，加强科学管理，适当控制生活能源的合理使用，就能使能源更加有效地用于生产和生活之中，从而解决人类面临的能源问题小结 新课程更多地与社会实际相联系，鼓励学生提出问题本节“思考与讨论”对能源问题做了讨论，这是一个质疑的范例它引导我们考虑能量转化和转移的方向性从物理学的角度研究宏观过程的方向性，在现阶段只需用一些简

17、单的实例，让学生初步地体会一下就可以了例如：摩擦力做功的过程，要损耗机械能而生热，产生的热不可能全部转化为机械功在其他的宏观过程中也是如此，例如：两种气体放到一个容器内，总会均匀地混合到一起，但不会再自发地分离开来通过实例说明在能量的转化和转移过程中，能量是守恒的，但能量的品质却降低了，可被人直接利用的能在逐渐减少，这是能量耗散现象所以，能量虽然守恒，但我们还要节约能源对功能关系的理解例 1一小滑块放在如图所示的凹形斜面上，用力f 沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离。若已知在这过程中，拉力 f 所做的功的大小 （绝对值）为 a，斜面对滑块的作用力所做的功的大小为b，重力做功的大小为g，空气阻力做功的大小为 d 。当用这些量表达时，小滑块的动能的改变（指末态动能减去初态动能）等于多少？，滑块的重力势能的改变等于多少？滑块机械能（指动能与重力势能